高分子實(shí)驗(yàn)教案

1、2012級(jí)高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)課表授課時(shí)間學(xué)生班級(jí)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)授課老師星期三第3-4大節(jié)高分子1203班長(zhǎng)：楊化樓D605劉訓(xùn)恿，邢國(guó)秀星期三第3-4大節(jié)高分子1204班長(zhǎng)：徐化樓D607王文香，馬松梅星期五第3-4大節(jié)高分子1201班長(zhǎng)：張化樓D605牛余忠，陶倩星期五第3-4大節(jié)高分子1202班長(zhǎng)：趙明化樓D607劉毅，馬松梅2012級(jí)高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容周次授課順 序?qū)嶒?yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)31儀器交接生化樓D605/607242甲基丙烯酸甲酯的本體聚合生化樓D605/607853掃描電

2、子顯微鏡觀察聚合物的表面形態(tài)化學(xué)老樓南325李桂英：13256627828454光學(xué)顯微鏡分析聚合物的結(jié)晶形態(tài)化學(xué)老樓南321張盈：15963505215475乙酸乙烯酯的溶液聚合生化樓D605/607886苯乙烯的懸浮聚合生化樓D605/607897乙酸乙烯酯的乳液聚合生化樓D605/6078108聚乙烯醇的制備及其縮醛化反應(yīng)生化樓D605/6078119異氰酸酯縮聚制備聚氨酯泡沫生化樓D605/60781210粘度法測(cè)聚合物的粘均分子量生化樓D605/60781311GPC法測(cè)定聚合物的分子量及分子量分布化學(xué)老樓南319陳厚：1395459776741412聚合物的熱分析-差示掃描量熱法化

3、學(xué)老樓南119楊正龍：1369535287541513纖維細(xì)度、強(qiáng)度的測(cè)定生化樓D512郭磊：1506638722041614聚乙烯拉伸強(qiáng)度和楊氏模量的測(cè)定生化樓D115張振江：13792508275417-1815苯乙烯/二乙烯基苯的分散聚合(操作考試)生化樓D605/6078備注：12級(jí)高分子本學(xué)期金工實(shí)習(xí)2周，如遇實(shí)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課順延或另行安排。大型儀器實(shí)驗(yàn)每班分成2組進(jìn)行，周三下午3、4班；周五下午1、2班。如果老師上課時(shí)間沖突，請(qǐng)盡量在本周內(nèi)另行安排時(shí)間并通知學(xué)生。17-18周為實(shí)驗(yàn)課考試，學(xué)生獨(dú)立操作，操作考試與理論考試同時(shí)進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)教案授課題目 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合授

4、課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1、了解本體聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握本體聚合的合成方法及有機(jī)玻璃的生產(chǎn)工藝。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：本體聚合的特點(diǎn)難點(diǎn)：本體聚合中氣泡的產(chǎn)生與控制教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解本體聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握本體聚合的合成方法及有機(jī)玻璃的生產(chǎn)工藝，了解整個(gè)聚合過(guò)程中體系粘度的變化過(guò)程。二. 原理  本體聚合是在沒(méi)有任何介質(zhì)存在下，單體本身在引發(fā)劑或直接用熱、光、輻射的作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)，又稱塊狀聚合。此法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，

5、聚合物不需后處理，產(chǎn)品比較純凈，可直接聚合成各種規(guī)格的板、棒及管制品，但是，由于無(wú)熱介質(zhì)存在，且聚合過(guò)程中粘度不斷增加，所以聚合物又是熱的不良導(dǎo)體，聚合放出的熱量難于排除，而造成局部過(guò)熱，分子量不均勻。同時(shí)由于粘度增加，長(zhǎng)鏈游離基末端被包埋，擴(kuò)散困難使游離基雙基終止速率大大降低，致使聚合速率急劇增加而出現(xiàn)所謂自動(dòng)加速現(xiàn)象或凝膠效應(yīng)，這些輕則造成體系局部過(guò)熱，使聚合物分子量分布變寬，從而影響產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度；重則體系溫度失控，引起爆聚。為克服這一缺點(diǎn)，現(xiàn)一般采用兩段聚合：第一階段保持較低轉(zhuǎn)化率，這一階段體系粘度較低，散熱尚無(wú)困難，可在較大的反應(yīng)器中進(jìn)行；第二階段轉(zhuǎn)化率和粘度較大，可進(jìn)行薄層聚合或在

6、特殊設(shè)計(jì)的反應(yīng)器內(nèi)聚合。甲基丙烯酸甲酯通過(guò)本體聚合方法可以制得有機(jī)玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有龐大的側(cè)基存在，為無(wú)定性固體。最突出的性能是具有高度的透明性，透光率達(dá)92，比重小，耐沖擊性強(qiáng)，低溫性能好，廣泛用于航空工業(yè)、光學(xué)儀器工業(yè)及日常生活中。本實(shí)驗(yàn)是以甲基丙烯酯甲酯（MMA）進(jìn)行本體聚合，生產(chǎn)有機(jī)玻璃平板。以 MMA 進(jìn)行本體聚合時(shí)為了解決散熱，避免自動(dòng)加速作用而引起的爆聚現(xiàn)象，以及單體轉(zhuǎn)化為聚合物時(shí)由于比重不同而引起的體積收縮問(wèn)題，工業(yè)采用高溫預(yù)聚合，預(yù)聚至約 10% 轉(zhuǎn)化率的粘稠漿液，然后澆模，分段升溫聚合，在低溫下進(jìn)一步聚合，渡過(guò)危險(xiǎn)期，最后脫模制得有機(jī)玻璃平板。 

7、0;  單體甲基丙烯酸甲酯的本體聚合，按自由基反應(yīng)，歷程如下：  鏈引發(fā)  鏈增長(zhǎng)  鏈終止甲基丙烯酸甲酯（MMA）在引發(fā)劑作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，放出大量的熱，致使反應(yīng)體系的溫度不斷升高，反應(yīng)速度加快造成局部過(guò)熱，使單體氣化或聚合體裂解，制品便會(huì)產(chǎn)生氣泡或空心，另一方面由于甲基丙烯酸甲酯（MMA）和它的聚合體密度相差甚大（前者0.94，后者1.19），因而在聚合時(shí)產(chǎn)生體積收縮，如果聚合熱未經(jīng)有效排除，各部分反應(yīng)便不一致，收縮也不均勻，因而導(dǎo)致裂紋和表面起皺現(xiàn)象發(fā)生，為避免這種現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)有機(jī)玻璃時(shí)常采取預(yù)聚成漿法和分步聚合法，整個(gè)過(guò)程分制模，制漿，灌漿

8、聚合和脫模幾個(gè)步驟。在聚合反應(yīng)開(kāi)始前有一段誘導(dǎo)期，聚合率為零，體系粘度不變，在轉(zhuǎn)化率超過(guò)20%以后，聚合速率顯著加快，而轉(zhuǎn)化率達(dá)80%以后，聚合速率顯著減小，最后幾乎停止，需要升高溫度才能使之完全聚合。三. 儀器和試劑 1. 儀器三口瓶 1支磨口冷凝管 1支攪拌器 1套聚四氟乙烯攪拌套管 1套超級(jí)恒溫槽 1個(gè)攪拌槳（聚四氟乙烯）1支溫度計(jì)1支量筒 1支2. 試劑甲基丙烯酸甲酯化學(xué)純過(guò)氧化二苯甲酰（BPO）化學(xué)純鄰苯二甲酸二丁酯化學(xué)純四. 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）模具制備    將兩片玻璃（150×100）洗凈烘干，在玻璃片之間墊好用玻璃紙包好的乳膠管，圍成方型，

9、留出灌料口，用鐵夾夾緊，同時(shí)，取二支試管，洗凈烘干。  （2）預(yù)聚    取甲基丙烯酸甲酯15ml放入燒杯中，加入引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰0.1g，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯1ml，為防止水汽進(jìn)入燒杯內(nèi)，可在瓶口包上一層玻璃紙，用橡膠圈扎緊，80左右水浴加熱燒杯（注意：聚合過(guò)程中，需不斷用玻璃棒攪拌，使之均勻散熱并感知漿液的粘度），至瓶?jī)?nèi)預(yù)聚物粘度與甘油粘度相近時(shí)立即停止加熱 （一般聚合時(shí)間為1520min），迅速用冷水使預(yù)聚物冷至室溫。  （3）灌模    將上面所得的預(yù)聚物灌入模具中，灌模時(shí)不要全灌滿，稍留點(diǎn)空間，以免

10、預(yù)聚物受熱膨脹溢出模外，用玻璃紙將?？诜庾?。  （4）低溫聚合反應(yīng)    將灌好的模具放在烘干箱中，恒溫在4050，保溫2小時(shí)，低溫聚合結(jié)束。  （5）高溫聚合    抽掉膠管的模具在烘箱中繼續(xù)升溫至95，保溫0.5h，然后停止加熱，自然冷卻至40，取下模具，得到樣品。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、 產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2、 體積收縮率的計(jì)算： 思考題、討論題、作業(yè)1、為什么要進(jìn)行預(yù)聚合？2、如最后產(chǎn)品中有氣泡，試分析原因？3、加入鄰苯二甲酸二丁酯的作用是什么？4、MMA單體比重為940 kg/m3，聚合物比重為1190

11、 kg/m3 ，計(jì)算聚合后體積的收縮百分率。若要制得厚5mm，長(zhǎng)20cm，寬15cm 的有機(jī)玻璃平板，計(jì)算所需單體量。教 學(xué) 后 記1、儀器要干燥。  2、預(yù)聚時(shí)不要?jiǎng)×艺袷幤孔?，以減少氧氣在單體中的溶解。  3、灌模時(shí)預(yù)聚物中如有氣泡應(yīng)設(shè)法排除。授課題目乙酸乙烯酯的溶液聚合授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1、掌握高分子溶液聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過(guò)溶液聚合法制備聚乙酸乙烯酯的操作過(guò)程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：溶液聚合的特點(diǎn)難點(diǎn)：溶液聚合中溶劑的選擇教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間

12、分配等）六. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解高分子溶液聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過(guò)溶液聚合法制備聚乙酸乙烯酯的操作過(guò)程。七. 原理     溶液聚合一般具有反應(yīng)均勻、聚合熱易散發(fā)、反應(yīng)速度及溫度易控制、分子量分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。在聚合過(guò)程中存在向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，使產(chǎn)物分子量降低。因此，在選擇溶劑時(shí)必須注意溶劑的活性大小。各種溶劑的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)變動(dòng)很大，水為零，苯較小，鹵代烴較大。一般根據(jù)聚合物分子量的要求選擇合適的溶劑。另外還要注意溶劑對(duì)聚合物的溶解性能，選用良溶劑時(shí)，反應(yīng)為均相聚合，可以消除凝膠效應(yīng)，遵循正常的自由基動(dòng)力學(xué)規(guī)律。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。產(chǎn)生

13、凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量增大。    聚醋酸乙烯酯在輕工、造紙、建筑等工業(yè)部門(mén)有著廣泛的應(yīng)用。目前合成聚醋酸乙烯酯多采用乳液聚合、分散聚合等，如要進(jìn)一步醇解成聚乙烯醇,則采用溶液聚合的方法。本實(shí)驗(yàn)以甲醇為溶劑進(jìn)行醋酸乙烯酯的溶液聚合。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，如溫度、引發(fā)劑量、溶劑等的不同可得到分子量從2000到幾萬(wàn)的聚醋酸乙烯酯。聚合時(shí)，溶劑回流帶走反應(yīng)熱，溫度平穩(wěn)。但由于溶劑引入，大分子自由基和溶劑易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使分子量降低。    醋酸乙烯酯在溶液聚合中分子量的控制是關(guān)鍵。由于醋酸乙烯酯自由基活性較高，容易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，反應(yīng)大

14、部分在醋酸基的甲基處反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)產(chǎn)物。除此之外，還向單體、溶劑等發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。所以在選擇溶劑時(shí)，必須考慮對(duì)單體、聚合物、分子量的影響，選取適當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑的選擇要注意對(duì)單體及引發(fā)劑溶解性，鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)，沸點(diǎn)等條件。溫度對(duì)聚合反應(yīng)也是一個(gè)重要的因素。隨溫度的升高，反應(yīng)速度加快，分子量降低，同時(shí)引起鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度增加，所以必須選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度。八. 儀器和試劑 2. 儀器三口瓶 1支磨口冷凝管 1支攪拌器 1套聚四氟乙烯攪拌套管 1套超級(jí)恒溫槽 1個(gè)攪拌槳（聚四氟乙烯）1支溫度計(jì)1支量筒 1支3. 試劑醋酸乙烯酯（VAC）化學(xué)純偶氮二異丁腈（AIBN）化學(xué)純甲醇化學(xué)純九. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、

15、安裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。 2、加料：50mL新鮮蒸餾的醋酸乙烯酯，AIBN 的甲醇溶液（0.21g AIBN 溶于40mL 甲醇）依次加入三頸瓶中。3、反應(yīng)：開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱升溫，恒溫控制在62，反應(yīng)3小時(shí)；之后升溫到65，繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)。反應(yīng)完畢迅速將產(chǎn)物倒在干凈燒杯中冷卻停止反應(yīng)，并及時(shí)用甲醇等溶劑清洗燒瓶。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意控制溫度，溫度對(duì)溶液聚合的速度有重要影響。4、后處理：取2g左右產(chǎn)物在干燥箱中烘干至恒重（100,3060min），計(jì)算固含量與單體轉(zhuǎn)化率。也可以取一滴（需準(zhǔn)確測(cè)定質(zhì)量）用兩塊玻璃板壓膜，這樣可以干燥的更快。十. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理3

16、、 產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 4、 固含量與單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量固含量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、溶液聚合的特點(diǎn)及影響因素？ 溶液聚合一般具有反應(yīng)均勻、聚合熱易散發(fā)、反應(yīng)速度及溫度易控制、分子量分布均勻等特點(diǎn)。影響因素有溫度、引發(fā)劑量、溶劑等。2、如何選擇溶劑，本實(shí)驗(yàn)為什么選擇甲醇作為溶劑？溶劑選擇的要求：1）對(duì)單體及引發(fā)劑溶解性好，2）鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)不大；3）合適的沸點(diǎn)以滿足聚合反應(yīng)條件，一般通過(guò)溶劑回流移除反應(yīng)熱；4）溶劑易從聚合產(chǎn)物中除去；5）毒性小。4. 聚合過(guò)程中，哪些因素會(huì)導(dǎo)致聚合物支化度的增加？教 學(xué) 后 記反應(yīng)完畢迅速將產(chǎn)物倒在干凈燒杯中冷卻停止反應(yīng)，并及時(shí)用甲

17、醇等溶劑清洗燒瓶。授課題目ST/DVB的分散聚合授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1. 掌握高分子分散聚合的原理和特點(diǎn)。2. 掌握通過(guò)分散聚合法制備苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物的操作過(guò)程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：分散聚合的原理難點(diǎn)：分散聚合中微粒粒徑的控制 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握高分子分散聚合的原理和特點(diǎn)。2. 掌握通過(guò)分散聚合法制備苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物的操作過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理 分散聚合是一種廣泛適用的獲得形態(tài)可控聚合物分散體系的聚合反應(yīng)方法。分散聚合是一種特

18、殊類(lèi)型的沉淀聚合反應(yīng)，開(kāi)始前單體、引發(fā)劑和分散劑均溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，一旦反應(yīng)開(kāi)始聚合物就以類(lèi)似于乳液聚合中粒子形成的方式均相成核。當(dāng)聚合物鏈達(dá)到臨界值后便會(huì)從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并借助于分散劑穩(wěn)定地懸浮在有機(jī)溶劑中。反應(yīng)結(jié)束時(shí)整個(gè)體系呈有機(jī)溶劑和聚合物粒子均勻分散的多相狀態(tài)。聚合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。分散聚合生成聚合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。介質(zhì)對(duì)聚合物的溶解性越好，聚合物鏈的凝聚越遲發(fā)生，所得聚合物粒子尺寸越大；介質(zhì)對(duì)聚合物的溶解性越差，聚合物鏈的凝聚越易發(fā)生，所得聚合物粒子尺寸越小。微米級(jí)的聚合物粒子很難由傳統(tǒng)的乳液聚合（0.05

19、0.7 m）和懸浮聚合（501000 m）來(lái)獲得，而利用分散聚合則很容易獲得微米級(jí)的聚合物粒子。用分散聚合法制備的單分散微米級(jí)聚合物微球不但廣泛應(yīng)用于高檔涂料特種粘合劑及精細(xì)化工產(chǎn)品等，而且在某些高新技術(shù)領(lǐng)域，如生物工程醫(yī)學(xué)處理免疫檢驗(yàn)信息產(chǎn)業(yè)高效液相色譜等，也顯示出了良好的應(yīng)用前景。分散聚合具有與沉淀聚合及乳液聚合相類(lèi)似的特點(diǎn)，但又完全不同于這兩種聚合方法。沉淀聚合既可以在有機(jī)溶劑中進(jìn)行又可以在純單體液中進(jìn)行，并在體系中產(chǎn)生不溶性聚合物。例如甲基丙烯酸甲酯可以在環(huán)己烯丙烯腈或氯乙烯中進(jìn)行沉淀聚合，反應(yīng)在聚合過(guò)程中可以觀察到自加速聚合反應(yīng)，這是由于在反應(yīng)體系中增長(zhǎng)的聚合物鏈粘度增大限制了正常的

20、鏈終止過(guò)程而引起凝膠化效應(yīng)的結(jié)果。在分散聚合反應(yīng)中由于用兩親性接枝或嵌段共聚物作分散劑可以使不溶性的聚合物穩(wěn)定地分散于連續(xù)相中，實(shí)際上一般分散聚合都可以看作是一種特殊的沉淀聚合，只是在分散聚合體系中可以阻止微粒聚集并控制微粒尺寸。本實(shí)驗(yàn)以乙醇/水混合溶劑為介質(zhì)，以聚乙烯吡咯烷酮為穩(wěn)定劑來(lái)進(jìn)行苯乙烯/二乙烯苯的分散聚合，以獲得單分散聚合物粒子。三、儀器和試劑1. 儀器：三口瓶1只量筒2只攪拌器1套磨口冷凝管1只超級(jí)恒溫槽1只聚四氟乙烯攪拌套管1套溫度計(jì)1支攪拌槳（不銹鋼）1支2. 試劑：苯乙烯化學(xué)純聚乙烯吡咯烷酮 化學(xué)純偶氮二異丁腈化學(xué)純乙醇化學(xué)純二乙烯基苯化學(xué)純?nèi)ルx子水四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 安裝

21、置：三頸瓶（250 ml）、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管。2. 加料：稱量0.36 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）于250 ml三口燒瓶中，加入42 ml無(wú)水乙醇和8ml蒸餾水于三口瓶中。攪拌使溶液澄清后，加入溶有0.12 g偶氮二異丁腈（AIBN）和1.5 ml二乙烯基苯（DVB）(DVB可用滴管取)的苯乙烯單體(13.2mL)溶液，再攪拌使之形成均相體系。3. 反應(yīng)：通氮?dú)?0 min后，將反應(yīng)瓶置于70 恒溫水浴中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，持續(xù)反應(yīng)3 h。4. 后處理：用去離子水與無(wú)水乙醇各洗滌一遍，抽濾，干燥（100,3060min），稱重計(jì)算單體轉(zhuǎn)化率。假若生成的產(chǎn)品粒度非常小，則要將生成的聚合物

22、乳液先用超聲波清洗器震蕩15 min，然后用離心機(jī)離心沉降，傾去上層清液，下層微球再用無(wú)水乙醇分散、離心沉降，傾去上層清液，如此重復(fù)三次得到聚合物微球。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 單體轉(zhuǎn)化率： 思考題、討論題、作業(yè)1分散聚合與沉淀聚合有哪些不同？分散聚合具有與沉淀聚合相類(lèi)似的特點(diǎn)，但又完全不同于這種聚合方法。分散聚合是一種特殊類(lèi)型的沉淀聚合反應(yīng)，開(kāi)始前單體引發(fā)劑和分散劑均溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，一旦反應(yīng)開(kāi)始聚合物就以類(lèi)似于乳液聚合中粒子形成的方式均相成核。當(dāng)聚合物鏈達(dá)到臨界值后便會(huì)從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并借助于分散劑穩(wěn)定地懸浮在有機(jī)溶劑中。反應(yīng)結(jié)束時(shí)整個(gè)體系呈有機(jī)溶劑和聚合物粒子均勻分散的多相狀

23、態(tài)。而沉淀聚合既可以在有機(jī)溶劑中進(jìn)行又可以在純單體液中進(jìn)行，并在體系中產(chǎn)生不溶性聚合物。2分散聚合所得粒子大小主要取決于何種因素？聚合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。教 學(xué) 后 記授課題目苯乙烯的懸浮聚合授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)6教學(xué)目標(biāo)1、掌握高分子懸浮聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過(guò)懸浮聚合法制備聚苯乙烯的操作過(guò)程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：懸浮聚合的聚合機(jī)理難點(diǎn)：分散劑的選擇 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握高分子懸浮聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過(guò)懸

24、浮聚合法制備聚苯乙烯的操作過(guò)程。二. 實(shí)驗(yàn)原理   懸浮聚合是工業(yè)生產(chǎn)常用的一種聚合方式。懸浮聚合實(shí)質(zhì)上是借助于較強(qiáng)烈的攪拌和懸浮劑的作用，將不溶于水的單體分散在介質(zhì)，單體分散成直徑為0.015 mm的小液滴的形式進(jìn)行的本體聚合，在每一個(gè)小液滴內(nèi)，單體的聚合過(guò)程與本體聚合相似，遵循自由基聚合一般機(jī)理，具有與本體聚合相同的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。懸浮聚合一般由單體、引發(fā)劑、水、分散劑四個(gè)基本組分組成。從單體液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子,中間經(jīng)過(guò)聚合物單體粘性粒子階段,為了防止粒子相互粘接在一起，體系中需另加分散劑，以便在粒子表面形成保護(hù)膜。分散劑能夠調(diào)節(jié)聚合體系的表面張力、粘度、避免單體液滴

25、在水相中粘結(jié)。分散劑類(lèi)型有水溶性高分子物質(zhì)與不溶于水的無(wú)機(jī)物，由于分散劑的作用機(jī)理不同，在選擇分散劑的各類(lèi)和確定分散劑用量時(shí)，要隨聚合物種類(lèi)和顆粒要求而定，如顆粒大小、形狀、樹(shù)脂的透明性和成膜性能等。同時(shí)也要注意合適的攪拌強(qiáng)度和轉(zhuǎn)速，水與單體比等。 懸浮聚合的優(yōu)點(diǎn)：易散熱，反應(yīng)溫度便于控制；所得聚合物分子量較溶液聚合產(chǎn)物高；產(chǎn)物中雜質(zhì)含量較乳液聚合時(shí)低；后處理工序比溶液聚合、乳液聚合簡(jiǎn)單，球狀或珠狀產(chǎn)物可直接加工使用。本實(shí)驗(yàn)采用苯乙烯為單體，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑、聚乙烯醇為懸浮劑、水為介質(zhì)，按自由基歷程進(jìn)行懸浮聚合。三. 儀器和藥品 1. 儀器三口瓶1只電爐1只球形冷凝管1支溫度計(jì)

26、1支平板攪拌器1副玻璃棒1根燒杯2只玻璃漏斗1只量筒2只吸濾紙、布氏漏斗公用1套2. 試劑苯乙烯（新鮮蒸餾） 化學(xué)純1%的聚乙烯醇溶液 化學(xué)純AIBN（重結(jié)晶）化學(xué)純蒸餾水四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、安裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。安裝時(shí)攪拌器裝在支管正中，不要與壁碰撞，攪拌時(shí)要平穩(wěn)，支管下裝有加熱水浴， (冷凝管可待料加入支管后再安上)。 2、加料：準(zhǔn)確稱取0.22gAIBN放于100ml燒杯中。再用移液管量取8ml苯乙烯，加入錐形瓶中。輕輕振動(dòng)，待AIBN完全溶解于苯乙烯后將溶液加入三口瓶中。再加入15ml的濃度為1%的聚乙烯醇溶液。最后用60ml無(wú)離子

27、水分別沖洗錐形瓶和量筒后加入三口瓶中。3、反應(yīng)：?jiǎn)?dòng)攪拌器并控制在一恒定轉(zhuǎn)速，在20-30分鐘內(nèi)將溫度升至85-90，開(kāi)始聚合反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)注意調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速，保持速度快而均勻，使單體在水中分散成為大小均勻的珠粒。通過(guò)冷凝水。在整個(gè)過(guò)程中除了要控制好反應(yīng)溫度外，關(guān)鍵是要控制好攪拌速度。尤其是反應(yīng)一個(gè)多小時(shí)以后，體系中分散的顆粒變得發(fā)粘（為什么？），這時(shí)攪拌速度如果忽快忽慢或者停止都會(huì)導(dǎo)致顆粒粘在一起，或粘在攪拌器形成結(jié)塊，致使反應(yīng)失敗。所以反應(yīng)中一定要控制好攪拌速度?？稍诜磻?yīng)后期將溫度升至反應(yīng)溫度上限，以加快反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)1.5-2h小時(shí)后，可用吸管吸取少量顆粒與表面皿中進(jìn)行觀察，如顆粒

28、變硬發(fā)脆，可結(jié)束反應(yīng)。4、后處理：停止加熱，撤出加熱器，邊攪拌邊用冷水將聚合體系冷卻至室溫（為什么？）。停止攪拌，取下三口瓶。產(chǎn)品用布氏漏斗濾干，并用熱水洗數(shù)次（為什么？）。最后在鼓風(fēng)干燥箱烘干（100,3060min），觀察聚合物珠粒形狀，稱重并計(jì)算產(chǎn)率。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2、單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、懸浮聚合成敗的關(guān)鍵何在？ 懸浮聚合控制的關(guān)鍵包括良好的攪拌、合適的分散劑類(lèi)型以及用量、適宜的油水比（單體/水的體積比）。2、在懸浮聚合中如何控制聚合物顆粒的粒度？ 通過(guò)攪拌來(lái)控制聚合物顆粒的粒度；攪拌太快得到珠粒很小甚至

29、粉末的聚合物，攪拌太慢則得到顆粒很大的聚合物甚至黏結(jié)成塊使實(shí)驗(yàn)失敗。3.懸浮劑的類(lèi)型及選擇原則？教 學(xué) 后 記注意事項(xiàng) ：1是否能獲得均勻的珍珠狀聚合物與攪拌速度的確定有密切的關(guān)系。聚合過(guò)程中，不宜隨意改變攪拌速度。攪拌太激烈時(shí)，易生成砂粒狀聚合體；攪拌太慢時(shí)，易生成結(jié)塊，附著在反應(yīng)器內(nèi)壁或攪拌棒上。授課題目乙酸乙烯酯的乳液聚合（白乳膠的制備）授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1、熟悉乳液聚合原理以及體系中所加各組分的作用；2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的實(shí)施方法，制備白乳膠。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：乳液聚合的機(jī)理難點(diǎn)：在乳液聚合中乳化劑的作用 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練

30、習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉乳液聚合原理以及體系中所加各組分的作用；2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的實(shí)施方法，制備白乳膠。二. 實(shí)驗(yàn)原理 乳液聚合是將不溶于水或微溶于水的單體在強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用及乳化劑的作用下與水形成乳狀液，在水溶性引發(fā)下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。其主要成份是單體、水、引發(fā)劑和乳化劑。引發(fā)劑常采用水溶性引發(fā)劑。乳液聚合與懸浮聚合相似，都是將油溶性單體分散在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，因而也具有導(dǎo)熱容易、聚合反應(yīng)溫度易控制的優(yōu)點(diǎn)，但與懸浮聚合有著顯著的不同，在乳液聚合中，單體雖然同樣是以單體液滴和單體膠束形式分散在水中的，但由于采

31、用的是水溶性引發(fā)劑，因而聚合反應(yīng)不是發(fā)生在單體液滴內(nèi)，而是發(fā)生在增溶膠束內(nèi)形成的乳膠粒內(nèi)。乳液聚合能在高聚合速率下獲得高分子量的聚合物，且聚合反應(yīng)溫度通常都較低。乳化劑是乳液聚合的重要組份，它可以使互不相溶的油水兩相，轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定難以分層的乳濁液。乳化劑分子一般由親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性基團(tuán)構(gòu)成，根據(jù)極性基團(tuán)的性質(zhì)可以將乳化劑分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性和非離子型四類(lèi)。     乳液聚合的反應(yīng)機(jī)理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下：     式中N為乳膠粒數(shù)，NA是阿佛加德羅常數(shù)。由此可見(jiàn)

32、，聚合速率與引發(fā)速率無(wú)關(guān)，而取決于乳膠粒數(shù)。乳膠粒數(shù)的多少與乳化劑濃度有關(guān)。增加乳化劑濃度，即增加乳膠粒數(shù)，可以同時(shí)提高聚合速度和分子量。而在本體、溶液和懸浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的優(yōu)點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)采用水溶性的過(guò)硫酸鹽為引發(fā)劑來(lái)制備聚醋酸乙烯酯。為使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，單體和引發(fā)劑均需分批加入。聚合中常用的乳化劑是聚乙烯醇(PVA)。另外由于醋酸乙烯酯聚合反應(yīng)放熱較大，反應(yīng)溫度上升顯著，一次投料法要想獲得高濃度的穩(wěn)定乳液比較困難，故一般采用分批加入引發(fā)劑或者單體的方法。實(shí)驗(yàn)中還常采用兩種乳化劑合并使用，其乳化效果和穩(wěn)定性比單獨(dú)使用一種好

33、。本實(shí)驗(yàn)采用 PVA-1788和OP-10兩種乳化劑。三. 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 1. 儀器：三口瓶1個(gè)攪拌器1套超級(jí)恒溫槽1只量筒3只球形冷凝管1只燒杯3只溫度計(jì)1支玻璃棒1根2. 試劑：醋酸乙烯酯（新鮮蒸餾）： 化學(xué)純過(guò)硫酸鉀 化學(xué)純10 %的聚乙烯醇（PVA-1788）溶液化學(xué)純OP-10（烷基酚的環(huán)氧乙烷縮合物）化學(xué)純碳酸氫鈉化學(xué)純蒸餾水化學(xué)純四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、實(shí)驗(yàn)裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。2、加料：在裝有攪拌器、回流冷凝管及溫度計(jì)的三口瓶中加入30mL 聚乙烯醇，0.8mL乳化劑OP-10，12mL 蒸餾水，5mL乙酸乙烯酯和2mL過(guò)硫酸鉀

34、水溶液(0.1g過(guò)硫酸鉀溶解于8mL水中)。3、反應(yīng)：開(kāi)動(dòng)攪拌，逐漸加熱至70并保持恒溫。如果溫度過(guò)高會(huì)造成單體損失。然后在2hr內(nèi)有冷凝管上端用滴管滴加剩余的27mL單體和6mL引發(fā)劑，保持反應(yīng)溫度到無(wú)回流時(shí)，逐步升溫，以不產(chǎn)生大量泡沫為準(zhǔn)，最后升到90，繼續(xù)反應(yīng)到無(wú)回流為止停止反應(yīng)。4、后處理：停止加熱，冷卻到50后，若pH4，則滴加10%碳酸氫鈉溶液，調(diào)至pH 為45時(shí)，攪拌均勻、出料。觀察乳液外觀，取2g乳液放在干燥箱中于100下干燥至恒重(約3060min)，計(jì)算固含量和轉(zhuǎn)化率。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2、固含量與單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量固含量單體

35、轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、在乳液聚合過(guò)程中，乳化劑的作用是什么？ 乳化劑是乳液聚合的重要組份，它可以使互不相溶的油-水兩相，轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定難以分層的乳濁液。當(dāng)乳化劑分子在水相中達(dá)到一定濃度，即到達(dá)臨界膠束濃度（ CMC ）值后，體系開(kāi)始出現(xiàn)膠束，膠束是乳液聚合的主要場(chǎng)所。2、乳液聚合中反應(yīng)速率取決于那種因素，為什么？  教 學(xué) 后 記注：配制10聚乙烯醇水溶液的方法：將3.75克醇解度為88%的聚乙烯醇溶解在34 mL水中，最好先浸泡一段時(shí)間，然后在沸水中完全溶解。授課題目聚乙烯醇的制備及其縮醛化反應(yīng)（膠水的制備)授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1. 了解聚

36、醋酸乙烯的醇解反應(yīng)原理、特點(diǎn)及影響醇解程度的因素。2. 了解聚乙烯醇縮甲醛化學(xué)反應(yīng)的原理，并制備107膠水。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：纖維細(xì)度、強(qiáng)度、比強(qiáng)度的關(guān)系難點(diǎn)：XD-1型振動(dòng)式細(xì)度儀與XQ-1型纖維強(qiáng)伸度儀的工作原理教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解聚醋酸乙烯的醇解反應(yīng)原理、特點(diǎn)及影響醇解程度的因素。2. 了解聚乙烯醇縮甲醛化學(xué)反應(yīng)的原理，并制備107膠水。二、 實(shí)驗(yàn)原理在醋酸乙烯的溶液聚合實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)，聚乙烯醇是不能直接用乙烯醇單體聚合而得。工業(yè)上應(yīng)用的聚乙烯醇是通過(guò)聚醋酸乙烯醇

37、解(或水解)化學(xué)反應(yīng)得到的。由于醇解法制得的PVA容易精制、純度較高、產(chǎn)品性能較好，因而目前工業(yè)上多采用醇解法。本實(shí)驗(yàn)采用以甲醇為醇解劑，NaOH為催化劑的體系進(jìn)行醇解反應(yīng)。PVAC和NaOH-CH3OH溶液的醇解反應(yīng)，主要按下列反應(yīng)進(jìn)行在主反應(yīng)中，NaOH僅起催化劑的作用，但NaOH還可以參加以下兩個(gè)副反應(yīng)：這兩個(gè)副反應(yīng)在含水量較大情況下，就會(huì)顯著地進(jìn)行。它們消耗了大量的NaOH，從而降低了對(duì)主反應(yīng)的催化效能，使醇解反應(yīng)進(jìn)行不完全，影響PVA的著色，降低了產(chǎn)品質(zhì)量。因而為了盡量避免這種副反應(yīng)，對(duì)物料中的含水量應(yīng)有嚴(yán)格的要求，一般控制在5%以下。從反應(yīng)方程式中可以看出，醇解反應(yīng)實(shí)際上是甲醇與P

38、VAC進(jìn)行的酯交換反應(yīng)。這種使高聚物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的化學(xué)反應(yīng)，在高分子化學(xué)中叫做高分子化學(xué)反應(yīng)。PVAC的醇解反應(yīng)(又稱酯交換反應(yīng))的機(jī)理和低分子酯與醇之間的交換反應(yīng)很相似。在PVAC醇解反應(yīng)中，由于生成的PVA不溶于甲醇中，所以呈紫狀物析出。用作纖維的PVA，殘留醋酸根含量控制在0.2%，(醇解度為99.8%)。為了滿足這個(gè)要求，就要選擇合適的工藝條件，主要是：1. 甲醇的用量甲醇的用量即PVAC的濃度對(duì)醇解反應(yīng)影響很大。實(shí)踐證明，其它條件不變時(shí)，醇解度隨聚合物濃度的提高而降低，但若聚合物濃度太低，則溶劑用量大，溶劑的損失和回收工作量大，所以工業(yè)生產(chǎn)上選擇聚合物濃度為22%。 2. NaOH用

39、量目前工廠中NaOH用量為PVAC的0.12(mol)，亦即:NaOHPVAC=0.121(mol)。實(shí)驗(yàn)證明：堿用量過(guò)高，對(duì)醇解速度，醇解度影響不大，反而增加體系中醋酸鈉含量，影響產(chǎn)品質(zhì)量。3. 醇解溫度提高反應(yīng)溫度會(huì)加速醇解反應(yīng)進(jìn)行，縮短反應(yīng)時(shí)間，但由于溫度提高，伴隨醇解反應(yīng)的副反應(yīng)也相應(yīng)加速，這樣一方面堿的消耗量增加使PVA中殘存的醋酸根量增加，由于體系內(nèi)醋酸根的增加，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，因此目前工業(yè)上采用醇解溫度為4548。4. 當(dāng)我們考慮各種因素的影響時(shí)，要牢記醇解的特點(diǎn)，即PVAC是溶于甲醇的，而PVA是不溶于甲醇的，這中間有個(gè)相變。各種不同的條件對(duì)相變發(fā)生的遲早，相變前后醇解進(jìn)行的

40、多、少、難、易都直接影響到PVA中的醋酸根含量，即影響醇解度的大小。在實(shí)驗(yàn)室中，醇解進(jìn)行好壞的關(guān)鍵在于體系內(nèi)剛剛出現(xiàn)膠凍時(shí)，必須采用強(qiáng)烈的攪拌，將膠凍打碎，才能保證醇解較完全地進(jìn)行。工業(yè)上PVA絕大多數(shù)用于制備維尼綸纖維，也可用于苯乙烯、氯乙烯等懸浮聚合中的懸浮劑。市場(chǎng)出售的合成漿糊，就是以PVA為原料而制成的(將所得的PVA進(jìn)一步與甲醛反應(yīng)制成聚乙烯醇縮甲醛膠水)。聚乙烯醇縮甲醛是利用聚乙烯醇與甲醛在鹽酸催化作用下而制得的，其反應(yīng)如下:聚乙烯醇縮醛化機(jī)理聚乙烯醇是水溶性的高聚物，如果用甲醛將它進(jìn)行部分縮醛化，隨著縮醛度的增加，水溶液愈差，作為維尼綸纖維用的聚乙烯醇縮甲醛其縮醛度控制在35%左

41、右，它不溶于水，是性能優(yōu)良的合成纖維。聚乙烯醇縮甲醛隨縮醛化程度的不同，性質(zhì)和用途各有所不同，縮醛度為75%85%的聚乙烯醇縮甲醛重要的用途是制造絕緣漆和粘合劑。本實(shí)驗(yàn)是合成水溶性的聚乙烯醇縮甲醛，即紅旗牌膠水。反應(yīng)過(guò)程中需要控制較低的縮醛度以保持產(chǎn)物的水溶性，若反應(yīng)過(guò)于猛烈，則會(huì)造成局部縮醛度過(guò)高，導(dǎo)致不溶于水的物質(zhì)存在，影響膠水質(zhì)量。因此在反應(yīng)過(guò)程中，特別注意要嚴(yán)格控制催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)物比例等因素。三、 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑三口瓶，電動(dòng)攪拌器，溫度計(jì)，恒溫水浴，抽濾裝置聚醋酸乙烯（自制），無(wú)水甲醇，氫氧化鈉，甲醛（40%），鹽酸（10%），氨水四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 聚乙烯醇的制備

42、在裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管的250 mL三頸瓶中，加入100 mL6%的NaOH-CH3OH溶液，在攪拌下慢慢加入40g 25%的聚乙酸乙烯酯甲醇溶液(自制)，約半小時(shí)加完。水浴溫度控制在30 ，攪拌反應(yīng)2h，將生成的PVA抽濾、壓干，并進(jìn)行干燥。2. 聚乙烯醇縮醛化制備膠水在裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝管的250 mL三頸瓶中，加入80 mL去離子水(或蒸餾水)、7 g聚乙烯醇(自制)，在攪拌下升溫到85左右溶解。等聚乙烯醇完全溶解后，在攪拌下由滴管加入10%的鹽酸，使溶液pH值為12。然后在半小時(shí)內(nèi)逐滴加入4 mL甲醛(36%工業(yè)純)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30 min，反應(yīng)體系逐漸變稠，當(dāng)體系中出現(xiàn)

43、氣泡或有絮狀物產(chǎn)生時(shí)，冷至60，（或者立即迅速加入1.5 mL 8%的NaOH溶液，同時(shí)加入34 mL去離子水）用氨水調(diào)節(jié)體系的pH值為89。然后冷卻降溫出料，獲得無(wú)色透明粘稠的液體，即市場(chǎng)出售的107膠水。注意1. 溶解PVAC時(shí)要先加甲醇，在攪拌下慢慢將PVAC碎片加入，不然會(huì)粘成團(tuán)，影響溶解。2. 攪拌的好壞是本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。PVA和PVAC性質(zhì)不同，PVA是不溶于甲醇的，隨醇解反應(yīng)的進(jìn)行，PVAC大分子上的乙酸基(CH-3COO-)逐漸被羥基(-OH)所取代。當(dāng)醇解度達(dá)到60%時(shí)，這個(gè)大分子就要從溶解狀態(tài)變成不溶解狀態(tài)，這時(shí)體系的外觀也要發(fā)生突變:會(huì)出現(xiàn)一團(tuán)膠凍，這是實(shí)驗(yàn)中要重點(diǎn)觀察

44、的，此時(shí)，要強(qiáng)烈攪拌，把膠凍打碎，才能使醇解反應(yīng)進(jìn)行完全，不然，膠凍內(nèi)包住的PVAC并未醇解完全，使實(shí)驗(yàn)失敗。所以攪拌要安裝牢固，攪拌葉用彈簧式。在實(shí)驗(yàn)中要注意觀察現(xiàn)象，一旦膠凍出現(xiàn)，要及時(shí)提高攪拌速度。 思考題1. 醇解時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)膠凍現(xiàn)象?對(duì)醇解有什么影響?2. PVA制備中影響醇解度的因素是什么?實(shí)驗(yàn)中要控制那些條件才能獲得較高的醇解度?3. 如果PVAC干燥不透，仍含有未反應(yīng)的單體和水時(shí)，試分析在醇解過(guò)程中會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?4. 試討論縮醛化反應(yīng)機(jī)理及催化劑的作用。5. 為什么縮醛度增加，水溶性下降，當(dāng)達(dá)到一定的縮醛度以后，產(chǎn)物完全不溶于水?6. 產(chǎn)物最終為什么要把pH調(diào)到89?試討論

45、縮醛對(duì)酸和堿的穩(wěn)定性 教 學(xué) 后 記教 案授課題目異氰酸酯縮聚制備聚氨酯泡沫授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1、掌握逐步聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過(guò)逐步聚合制備聚氨酯泡沫的操作過(guò)程。重點(diǎn)與難點(diǎn)逐步聚合的聚合機(jī)理 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）l 授課思路逐步聚合是工業(yè)生產(chǎn)常用的一種聚合方式，其實(shí)施方法主要有熔融聚合、溶液聚合、界面聚合和固相聚合。固相聚合是指單體或預(yù)聚物在聚合反應(yīng)過(guò)程中始終保持在固態(tài)條件下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。l 過(guò)程設(shè)計(jì)及時(shí)間分配1. 復(fù)習(xí)、引導(dǎo)（5分鐘）2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c

46、實(shí)驗(yàn)原理（10分鐘）3. 儀器與藥品介紹（5分鐘）4. 實(shí)驗(yàn)步驟（10分鐘）5. 注意事項(xiàng)（5分鐘）6. 指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)l 講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握逐步聚合的原理和特點(diǎn)；5、 掌握通過(guò)固相聚合制備聚氨酯泡沫的操作過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理    逐步聚合是工業(yè)生產(chǎn)常用的一種聚合方式，其實(shí)施方法主要有熔融聚合、溶液聚合、界面聚合和固相聚合。固相聚合是指單體或預(yù)聚物在聚合反應(yīng)過(guò)程中始終保持在固態(tài)條件下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。主要應(yīng)用于一些熔點(diǎn)高的單體或部分結(jié)晶預(yù)聚物的聚合反應(yīng)。固相聚合的反應(yīng)溫度一般比單體熔點(diǎn)低15-30，如果是使用預(yù)聚物，為防止在固相聚

47、合反應(yīng)過(guò)程中固體顆粒間發(fā)生黏結(jié)，在聚合反應(yīng)前必須先讓預(yù)聚物部分結(jié)晶，聚合反應(yīng)溫度一般介于非晶部分的玻璃化溫度和晶區(qū)的熔點(diǎn)之間。在這樣的溫度范圍內(nèi)，一方面由于鏈段運(yùn)動(dòng)可使分子鏈末端基團(tuán)具有足夠的活動(dòng)性，以使聚合反應(yīng)正常進(jìn)行；另一方面又能保證聚合物始終處于固體狀態(tài)，而不會(huì)發(fā)生熔融或黏結(jié)。此外，為使聚合反應(yīng)生成的小分子副產(chǎn)物及時(shí)而又充分地從體系中清除，一般需采用惰性氣體（如氮?dú)猓┗驅(qū)误w和聚合物不具溶解性而對(duì)聚合反應(yīng)的小分子副產(chǎn)物具有良好溶解性的溶劑作為清除流體，把小分子副產(chǎn)物從體系中帶走，促進(jìn)聚合反應(yīng)的進(jìn)行。聚氨酯泡沫塑料具有穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)，熱容量小，導(dǎo)熱系數(shù)低，吸音防震，耐油耐冷，具有一定的強(qiáng)度

48、，在建材、家具、包裝等方面具有廣泛的應(yīng)用。聚氨酯泡沫塑料的合成可分為三個(gè)階段。（1） 預(yù)聚體的合成 由二異氰酸酯單體與端羥基聚醚或聚酯反應(yīng)生成含異氰酸酯端基的聚氨酯預(yù)聚體。（2）氣泡的形成與擴(kuò)鏈 在預(yù)聚體中加入適量的水，異氰酸酯端基與水反應(yīng)生成的氨基甲酸不穩(wěn)定，分解生成端氨基與CO2，放出的CO2氣體在聚合物中形成氣泡，并且生成的端氨基聚合物可與聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)一步發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)。（3）交聯(lián)固化 游離的異氰酸酯基與脲基上的活潑氫反應(yīng)，使分子鏈發(fā)生交聯(lián)，形成體形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。聚氨酯泡沫塑料的軟硬取決于所用的羥基聚醚或聚酯，使用較高分子量及相應(yīng)較低羥基值的線形聚醚或者聚酯時(shí)，得到的產(chǎn)物交聯(lián)度較低，為軟質(zhì)泡

49、沫塑料；若用短鏈或支鏈的多羥基聚醚或聚酯，所得聚氨酯的交聯(lián)密度高，為硬質(zhì)泡沫塑料。泡沫制品的均勻性和開(kāi)孔、閉孔的分布可通過(guò)添加助劑（如乳化劑和穩(wěn)定劑等）來(lái)調(diào)節(jié)。乳化劑可使水在反應(yīng)混合物中分散均勻，從而可保證發(fā)泡的均勻性；穩(wěn)定劑（如硅油）則可防止在反應(yīng)初期泡孔結(jié)構(gòu)的破壞。三、 儀器和藥品 燒杯2只玻璃棒1只紙盒1只二月桂酸二丁基錫分析純?nèi)u基聚醚 分子量2000-4000甲苯二異氰酸酯 分析純二氮雜雙環(huán)2,2,2辛烷（DABCO）（或三乙醇胺）分析純硅油四、 實(shí)驗(yàn)步驟 在一個(gè)25 mL 燒杯（1#）中，將0.1g(約3滴)DABCO(或三乙醇胺)溶解在0.2g(約5滴)水和10g三羥基聚醚中。在

50、另一50 mL燒杯(2#)中，依次加入25g三羥基聚醚、10g甲苯二異氰酸酯和0.1g（約3滴）二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，可觀察到有反應(yīng)熱放出。然后在1#燒杯中加入0.1-0.2g（約10滴硅油），攪拌均勻后倒入2#燒杯，攪拌均勻，當(dāng)反應(yīng)混合物變稠后，將其倒入紙盒中，在室溫下放置0.5h后，放入約70的烘箱中加熱0.5h, 即可得到一塊白色的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 思考題、討論題、作業(yè)聚氨酯泡沫塑料的軟硬由哪些因素決定？如何保證均勻的泡孔結(jié)構(gòu)？教 學(xué) 后 記授課題目粘度法測(cè)聚合物的分子量授課類(lèi)型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1. 掌握粘度法

51、測(cè)聚合物分子量的原理，加深理解粘均相對(duì)分子質(zhì)量的物理意義。2. 掌握粘度法測(cè)聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)烏氏粘度計(jì)的使用以及測(cè)定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：粘度法測(cè)聚合物分子量的原理難點(diǎn)：粘度法測(cè)聚合物分子量的數(shù)據(jù)處理教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書(shū)教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?： 二、實(shí)驗(yàn)原理 分子量是表征高分子化合物特性的基本參數(shù)之一。測(cè)定高聚分子量的方法很多，其中粘度法測(cè)分子量設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精度。粘度法測(cè)分子量是一種相對(duì)的方法，其測(cè)聚合物分子量的范圍在104107之間。因?yàn)榇朔ㄖ兴玫奶匦哉扯扰c

52、分子量的經(jīng)驗(yàn)方程是要用其它方法來(lái)確定。當(dāng)高聚物不同，溶劑不同，分子量范圍不同時(shí)，就要用不同的經(jīng)驗(yàn)方程式。與低分子不同，聚合物溶液，甚至在極稀的情況下，仍具有較大的粘度，并且其粘度值與分子量有關(guān)，因此可利用這一特性來(lái)測(cè)定聚合物的分子量。粘度是分子運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，因而溶液濃度增加，分子間相互作用力增加，運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力就增大?？捎枚喾N方式來(lái)表示溶液的粘度，各種粘度符號(hào)及物理意義見(jiàn)下表：名詞與符號(hào) 物理意義 純?nèi)軇┱扯? 溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來(lái)的粘度 溶液粘度溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間，三者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn) 相對(duì)粘度r r=/0, 表示溶液粘度與純

53、溶劑粘度的相對(duì)值，是一個(gè)無(wú)量綱的量增比粘度sp sp=(-0)/ 0=/0-1=r-1溶液粘度比純?nèi)軇┱扯仍黾拥谋稊?shù)，是一個(gè)無(wú)量綱的量比濃粘度sp/C 單位濃度下所顯示出的粘度，量綱是濃度的倒數(shù) dl/g溶液的粘度與溶液的濃度有關(guān)，為了消除粘度對(duì)濃度的依賴性，定義了特性粘度。它表示單位質(zhì)量聚合物在溶液中所占流體力學(xué)體積的大小，其值與聚合物濃度無(wú)關(guān)，量綱是濃度的倒數(shù)，定義式如下： （1）特性粘度的大小受下列因素影響： （1）分子量：線型或輕度交聯(lián)的聚合物分子量增大，增大。 （2）分子形狀：分子量相同時(shí)，支化分子的形狀趨于球形，較線型分子的小。 （3）溶劑特性：聚合物在良溶劑中，大分子較伸展，較大

54、，而在不良溶劑中，大分子較卷曲，較小。 （4）溫度：在良溶劑中，溫度升高，對(duì)影響不大，而在不良溶劑中，若溫度升高使溶劑變?yōu)榱夹裕瑒t增大。 當(dāng)聚合物的化學(xué)組成、溶劑、溫度確定以后，的值只與聚合物的分子量有關(guān)。因此如果能建立分子量與特性粘度之間的關(guān)系，就可以通過(guò)測(cè)定聚合物的特性粘度得到聚合物的分子量，這就是粘度法測(cè)分子量的理論依據(jù)。聚合物的特性粘度與分子量的關(guān)系通常用馬克-豪溫（Mark-Houwink）經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)表示： （2）這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程，只有在相同溶劑，相同溫度，相同分子形狀的情況下才可以用來(lái)比較聚合物分子量的大小。式中K，需經(jīng)絕對(duì)的分子量測(cè)定方法如滲透壓法、光散射法等校訂后才可使用。聚合物的K、值可以查閱聚合物手冊(cè)。對(duì)于大多數(shù)聚合物來(lái)說(shuō)，值一般在0.51.0之間，在良溶劑中值較大，接近0.8。溶劑能力減弱時(shí)，值降低，